레귤레이터에 캐패시터를 붙이는 이유 (The reason why attach capacitor on regulator)
이것들을 왜 붙일까? 크게 2가지 역할을 해준다.
- 발진방지
- 전원임피던스를 낮추어줌
첫번째 이유.
레귤레이터는 일종의 DC앰프이다. 따라서 부하에 따라 자칫 발진할 가능성이 많다고 한다. 여기에 약간 이상한 부하, 예를 들면 모터나, 솔레노이드처럼 코일로 된 부하를 연결하면 쉽게 발진을 하게 된다고 한다. 실제 출력측에 콘덴서를 달지 않는 경우, 제조회사에 따라 다소 다르지만 수백khz정도로 발진을 하게된다. 그래서 발진방지용으로 콘덴서를 붙인다.
이때 GND단자와 최대한 가깝게 연결하는 것이 중요한 포인트.
두번째 이유.
순간적인 부하전류변동에 대해 레귤레이터의 응답이 대응하지 못하는 경우가 있을수 있다. 즉 소비전류가 0.1A -> 1A로 급속히 변하는 경우 5V에서 약간 떨어졌다가 다시 5V로 복귀될 수 있다는 말이다.
이런 경우 출력 측 콘덴서가 레귤레이터 대신 순간적인 출력을 내주므로써 어느정도 보상을 해주고, 회로를 안정적으로 유지해 주는 것이다.
입력측에 콘덴서를 달아주는 것은 일반적인 레귤레이터의 경우 다음 조건을 만족해야 한다.
가령 5V 레귤레이터를 사용하기 위해서는 7V이상의 입력전압을 넣어줘야 하는데 여기서 7V란 의미는 리플전압에서 최소전압을 의미한다. 따라서 입력측에 콘덴서를 넣어주어 리플전압이나 노이즈를 제거함으로써 안정된 출력을 낼수 있게 해주는 것이다.
일반적으로 콘덴서 용량은 큰것이 좋지만 그렇다고 불필요하게 클 필요는 없다. 보통 수십~수백uF정도면 충분하다고 알려져있다. 위의 콘덴서 용량값은 최소조건이고, 되도록 이값보다 충분히 높은 용량을 붙이는 것이 더 좋긴 하다.
캐패시터?
캐패시터는 축전기라고도 한다. 다른 말로 콘덴서라고 하는데 기본적으로 두개의 도체판을 나란하게 놓은 형태가 가장 기본 형태의 평행캐패시터 또는 평형 축전기라고 한다. 이러한 캐패시터에 직류 전압 V 를 가하면, 전하량 Q ＝CV 만큼의 전하가 축적된다. 즉 직류의 전압을 가하면 전하는 두 개의 도체판에 축적되기만 하지 전류는 흐르지 않는다. 즉 축적되는 동안은 전기는 흐르지만 전하들이 많아지면 전위가 나중에는 건전지와 같게 되어 더 이상 직류전지에서 전자는 나오지 않게 된다. 이렇게 도체판이 대전된 상태에서 회로가 끊어진 상태로 된다. 그래서 전기가 담아져 있다고 해서 축전기 즉 전기를 모은 상태라고 이야기 한다.
여기서 직류전압(전지)를 끊고 다른 회로를 연결하면 캐패시터에 모아진 전기 때문에 직류전지의 역활을 할수 있다.
그러나 이것에 교류전압 v 를 가하면 캐패시터의 금속판에는 (+)와 (-)가 서로 번갈아 가면서 축적되거나 방출을 하게 된다. 즉 캐패시터는 충 ·방전되어, 이에 대해 교류의 경우는 C dv /dt 인 전류가 흐른다. 교류전압이 사인파 교류전압(각주파수 ω)이면, 콘덴서에 흐르는 전류는 그 크기가 1/ωC 의 리액턴스(캐패시터의 교류성분의 의한 저항) 저항에 흐르는 전류와 같고, 위상이 전압보다 90 ° 빠르다.
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